-Concepto de exoma:

El exoma es la parte del genoma (conjunto de moléculas de DNA) formado por los exones, los fragmentos de DNA que se transcriben para dar lugar a las proteínas, las partes no codificantes se llaman intrones. El estudio del exoma es una de las formas más completas y complejas de estudiar nuestro DNA.
Un gen es la unidad de material genético que aporta la información necesaria para la síntesis de una proteína. Un gen está formado por una larga cadena de nucleótidos, en la que se distinguen exones e intrones.
Los exones son las regiones codificantes que van a proporcionar la información para la síntesis de una proteína, mientras que los intrones son regiones no codificantes, que se hallan intercaladas en el gen y tienen otras funciones.
Un intrón es una región del ADN que forma parte de la transcripción primaria de ARN, pero a diferencia de los exones, son eliminados de transcrpción, previamente a su traducción, serían como los puntos y comas de un texto.
Los intrones son eliminados de la secuencia de ARN mensajero por el proceso denominado splicing alternativo, que engloba tanto la eliminación del intrón mediante proteínas especializadas como la unión posterior de los exones que quedan sueltos.
Los codones que codifican un mismo aminoácido muchas veces tienen los dos primeros nucleótidos iguales, cambiando sólo el tercero. Así, cambios en el nucleótido de la tercera posición no suponen cambios en el aminoácido (mutaciones silenciosas).
Un anticodón es la secuencia de tres nucleótidos complementaria a una secuencia de otros tres nucleótidos que se encuentran en el ARN mensajero (ARNm), siendo esta última el codón. El anticodón, en cambio, forma parte de un extremo de una molécula de ARN de transferencia (ARNt).
De este modo se minimiza el impacto de mutaciones puntuales cuando éstas ocurren en la tercera posición del codón. En cambio las mutaciones en la primera y segunda posición del codón suelen suponer un cambio de aminoácido (mutaciones missense).
El exoma humano consiste en, aproximadamente, 180.000 exones que constituyen cerca del 1% del total del genoma (unas 30 megabases de DNA).
El estudio del exoma puede ser necesario para llegar a un diagnóstico genético, que es una herramienta médica que permite determinar las causas genéticas de una enfermedad.

-Importancia del Exoma:

Nuestra comprensión de la genética del cáncer colorrectal ha cambiado drásticamente en los últimos años. El cáncer colorrectal puede clasificarse de diferentes maneras. Junto con el advenimiento de la secuenciación del exoma completo, hemos obtenido una comprensión de la escala de los cambios genéticos que se encuentran en el cáncer colorrectal esporádico.
Ahora sabemos que existen múltiples vías que están comúnmente involucradas en la evolución del cáncer colorrectal, tales como, RAS, y quinasa, entra otras. Otro avance reciente en nuestra comprensión de la genética del cáncer colorrectal es el reconocimiento de que muchos tumores, si no todos, en realidad son genéticamente heterogéneos dentro de los tumores individuales.
La investigación reciente ha revelado las implicaciones pronósticas y posiblemente terapéuticas de diversas mutaciones específicas, incluidas las mutaciones específicas en BRAF y KRAS. Existe un interés creciente en el uso de pruebas de mutación para el cribado y la vigilancia a través de pruebas de heces y ADN circulante.
Los avances en la investigación traslacional en genética del cáncer colorrectal están cambiando radicalmente nuestra comprensión del cáncer colorrectal y probablemente cambiarán la terapia y la vigilancia en el futuro cercano.
Las enfermedades tienen unas características clínicas que las determinan como tal, diferenciándolas de otra enfermedad. Muchas enfermedades tienen base genética, es decir, la enfermedad se debe a mutaciones en un gen determinado. Un diagnóstico genético consiste en detectar el gen y las mutaciones en el mismo que causan la enfermedad.

-Qué son las mutaciones

Una mutación es un cambio de pares de bases en la secuencia del DNA con respecto a la secuencia original, un codón es un triplete de nucleótidos. En el código genético, cada aminoácido está codificado por uno o varios codones y cada codón lleva la información para pasar a la secuencia de nucleótidos del ARNm (ARNmensajero), a la secuencia de aminoácidos de la proteína en el proceso de traducción.
Se debe dirferenciar de una translocación cromosómica, que significa que el cromosoma se ha roto, lo que permite su unión con otras partes cromosómicas. En el linfoma de Burkitt afecta al cromosoma 8 (locus del gen Myc), lo que cambia el patrón de expresión del gen Myc alterando su función natural de control en el crecimiento y proliferación celular.
Así también hay que considerar a las mutaciones numéricas: Los individuos con una variación cromosómica numérica tienen uno o varios cromosomas de mas o de menos del complemento cromosómico normal, como es el caso de la Enfermedad de Down.
Todos heredamos 23 cromosomas de cada uno de nuestros padres que contienen largas moléculas de DNA. Las mutaciones ocurren en todos nosotros. Se trata de pequeños cambios, donde uno o dos pares de bases no se alinean correctamente durante la fase temprana de la división celular, que ayudan a hacer que cada uno de nosotros seamos únicos.
La mayoría de los cambios genéticos se sitúan en regiones del DNA que no implican un impacto biológico, es decir, no alteran la función normal de nuestro organismo. Pero a veces la mutación se produce en un gen funcional y provoca problemas.
Estos problemas son los que causan enfermedades de base genética. La secuenciación de nueva generación permite conocer todos los genes codificadores.
Dos métodos, la secuenciación completa del exoma y la secuenciación completa del genoma, se utilizan cada vez más en la clínica y la investigación para identificar variaciones genéticas, ambos métodos se basan en nuevas tecnologías que permiten la secuenciación rápida de grandes cantidades de ADN. Estos enfoques se conocen como secuenciación de próxima generación (o secuenciación de próxima generación).
Con el nombre en inglés Next Generation Sequencing, habitualmente se hace referencia a las nuevas técnicas de secuenciación masiva que permiten conocer la información que se encuentra en nuestro genoma (todo nuestro DNA), de forma rápida y cada vez más expedita.
La tecnología de secuenciación original, llamada secuencia de Sanger (llamada así por el científico que la desarrolló, Frederick Sanger), fue un gran avance que ayudó a los científicos a determinar el código genético humano, pero es lento y costoso.
El método de Sanger se ha automatizado para hacerlo más rápido y todavía se usa en los laboratorios actuales para secuenciar fragmentos cortos de ADN, pero llevaría años secuenciar todo el ADN de una persona (conocido como el genoma de la persona)
La secuenciación de próxima generación ha acelerado el proceso (tardando solo días o semanas en secuenciar un genoma humano) y reduce el coste económico. Este método permite identificar variaciones en la región codificante de proteínas de cualquier gen, en lugar de solo en unos pocos genes seleccionados.
Debido a que la mayoría de las mutaciones conocidas que causan la enfermedad se producen en los exones, se cree que la secuenciación completa del exoma es un método eficiente para identificar posibles mutaciones que causan enfermedades.

-Secuenciación del exoma

Es una técnica para secuenciar (conocer el orden en que se agrupan las bases de DNA, es decir, cómo se ordenan en la cadena de DNA todos los genes codificadores.También conocida como WES (whole exome sequencing)
Consiste en seleccionar primero ese subconjunto de DNA que codifica las proteínas, es decir, los exones. En un paso posterior se trata de identificar la secuencia usando una tecnología de secuenciación de DNA de alto rendimiento o secuenciación masiva.
Las técnicas de secuenciación masiva han experimentado en los últimos años grandes avances. El primero de ellos, y fundamental para la interpretación de los resultados de estos estudios, fue la finalización del Proyecto Genoma Humano en el año 2003.
Era un proyecto internacional que comenzó en el año 1990 con el objetivo de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el DNA humano, y de identificar y mapear todos los genes del genoma humano, tanto desde el punto de vista físico como funcional. Ha sido el proyecto biológico de colaboración internacional más grande del mundo.
En aquella época se calcula que la secuenciación completa del genoma tenía un coste de más de 2 billones de dólares. Sin embargo, gracias al avance de la tecnología, tanto el tiempo para el estudio del exoma como el coste asociado ha ido descendiendo, siendo de unos 200.000 dólares americanos en el año 2008 y 10.000 dólares en el 2010.
Ahora bien, hablamos únicamente del coste de la parte tecnológica, ya que hay una parte imprescindible y muy importante de interpretación de la cantidad de datos que aportan estas técnicas, que representa un coste extra.
Habitualmente nuestro exoma contiene cientos de cambios ocurridos al azar y que, no siempre, tienen una repercusión clínica (no siempre causan enfermedad). Por ello es imprescindible filtrar esos cambios que encontramos para saber cuál de todos los hallazgos explicaría la enfermedad que estamos tratando de diagnosticar.
Para esto se recurre al estudio del exoma de los padres o al análisis de las funciones de los genes donde se encuentran los cambios, entre otros.Esto está dando lugar a la necesidad de utilizar los conocimientos de una disciplina emergente, la bioinformática, para ayudar al clínico o al genetista a interpretar los resultados.
Cuando se realiza un estudio de exoma se estudia tanto al paciente (caso índice) como a los progenitores, para ayudar a interpretar los hallazgos.Cuando se detecta un cambio que puede ser patológico, se realiza la secuenciación Sanger para confirmarlo (la misma que se realiza de forma rutinaria para el estudio de un gen concreto).
Muchas veces, es también necesario el estudio de familiares sanos (hermanos o hermanas del caso índice) para confirmar o descartar un cambio como mutación.
Saber qué gen está mutado en cada paciente da una confirmación genética al diagnóstico clínico realizado por el médico. Esto permite el consejo genético de una enfermedad hereditaria.
Se piensa que en un futuro no muy lejano será así, y los fármacos utilizados para tratar ciertas enfermedades genéticas van a ir relacionados con el gen mutado, el tipo de mutación, así como con la presentación clínica del paciente.
Se ha descubierto que las variaciones de ADN fuera de los exones, también pueden afectar la actividad de los genes y la producción de proteínas y conducir a trastornos genéticos, variaciones que la secuenciación completa del exoma no detectaría, este sería el caso de la epigenética.
Debido a la naturaleza ternaria del código genético comprendido como una sucesión de codones, la inserción o deleción de un número de nucleótidos no divisible por tres, puede cambiar el marco de lectura del gen, provocando una traducción completamente diferente a la original. Cuanto antes aparezca la inserción o deleción en el gen, mayor es la alteración que sufre la proteína.?
Una mutación de marco de lectura no es lo mismo que un polimorfismo de nucleótido simple, en el cual se produce el reemplazo de un único nucleótido, en lugar de ser perdido o ganado.
Una mutación de desplazamiento de marco de lectura puede, por lo general, conducir a que la lectura de los codones en la secuencia posterior a la mutación y codifique para aminoácidos diferentes.
Las mutaciones de marco de lectura aparecen en varias enfermedades genéticas tales como la fibrosis quística, aumentan la susceptibilidad a ciertos tipos de cáncer y a algunos tipos de hipercolesterolemia familiar. En 1997? se consiguió establecer la relación entre una mutación de marco de lectura y la resistencia a la infección por el virus VIH.
El desplazamiento de marco también puede provocar la aparición o desaparición de un codón de terminación (UAA, UGA, o UAG) en una posición diferente de la secuencia. El polipéptido creado resulta entonces anormalmente corto o demasiado largo, y en la mayor parte de los casos pierde su funcionalidad.
En la práctica clínica su utilización es limitada, aunque cada vez se está teniendo más accesibilidad a estas técnicas.Se suele recurrir a técnicas más rápidas, más económicas y más fáciles de interpretar, como el estudio de un solo gen (guiados por la sospecha bioquímica y clínica) o bien el uso de paneles génicos para un grupo de genes.
El criterio de elección del método genético de estudio más adecuado debe estar determinado por la estrecha colaboración entre los clínicos, bioquímicos y genetistas que atienden al paciente.